KR20190084515A - 배압유로 로터리 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베인을 기준으로 전방에 배치되는 챔버의 압력을 베인 후단에 공급하여 베인의 배압력으로 사용할 수 있는 배압유로 로터리 압축기에 관한 것이다.
본 발명은 회전력을 발생시키는 구동모터; 구동모터와 결합되어 회전력을 전달하는 회전축; 회전축이 관통하고, 중심부에 냉매가 수용될 수 있는 냉매 수용공간을 형성하며, 반경 방향으로 흡입포트와 토출포트가 각각 형성되는 실린더; 회전축 방향으로 실린더의 일측면과 타측면에 각각 설치되는 제1 블록과 제2 블록; 일 측이 실린더 내주면의 접점부에 접하도록 실린더의 내부에 위치하고, 회전축과 함께 회전하여 실린더의 내부에 압축실을 형성하는 롤러; 롤러에 형성되고, 내측 단부에 마련된 포켓부 및 포켓부에서 압축실로 연통되는 슬라이드부로 구비된 베인슬롯; 베인슬롯에 삽입 설치되고, 베인슬롯에 인가되는 배압력에 의하여 돌출 형성되어 실린더의 내주면과 접하면서 압축실을 복수개의 챔버로 구획하는 복수개의 베인; 및 롤러의 외주면에 형성되되 롤러의 회전방향에 대하여 베인슬롯 전방에 배치되는 배압유입구 및 포켓부에 형성되는 배압배출구로 구비되어 압축실과 포켓부가 연통되도록 하는 배압유로가 포함된 배압유로 로터리 압축기를 제공한다.
본 발명의 배압유로 로터리 압축기에 의하면, 베인의 내측 단부에 적절한 압력이 공급되어 베인의 외측 단부와 실린더 내주면의 밀착부에서는 발생하는 압력에 의한 기계손실이 감소하고 장치 구동의 고효율을 이룰 수 있다.

Description

배압유로 로터리 압축기{A Rotary Compressor Equipped with A Back Pressure Passage}
본 발명은 배압유로가 구비된 배압유로 로터리 압축기에 관한 것으로서, 베인을 기준으로 전방에 배치되는 챔버의 압력을 베인 후단에 공급하여 베인의 배압력으로 사용할 수 있는 배압유로 로터리 압축기에 관한 것이다.
압축기는 냉장고나 에어컨과 같은 증기압축식 냉동사이클에 적용되는 것으로, 압축기는 냉매를 압축실로 흡입하는 방식에 따라 간접 흡입 방식과 직접 흡입 방식으로 구분될 수 있다.
간접 흡입 방식은 냉동사이클을 순환하는 냉매가 압축기의 케이스 내부공간으로 유입된 후 압축실로 흡입되는 방식이고, 직접 흡입 방식은 간접 흡입 방식과 달리 냉매가 직접 압축실로 흡입되는 방식이다. 간접 흡입 방식은 저압식 압축기로, 직접 흡입 방식은 고압식 압축기로 지칭될 수 있다.
저압식 압축기는 냉매가 압축기의 케이스 내부공간으로 먼저 유입됨에 따라 액냉매나 오일이 압축기 케이스의 내부공간에서 걸러지므로 별도의 어큐뮬레이터가 구비되지 않는다. 이에 반해, 고압식 압축기는 압축실로 액냉매나 오일이 유입되는 것을 방지하기 위해 통상적으로 어큐뮬레이터가 압축실보다 흡입측에 구비되어 있게 된다.
압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 회전식과 왕복동식으로 구분할 수 있다.
회전식 압축기는 롤링피스톤(이하 롤러라 한다.) 실린더에서 회전이나 선회운동을 하면서 압축실의 체적을 가변시키는 방식이고, 왕복동식 압축기는 롤링피스톤이 실린더에서 왕복 운동을 하면서 압축실의 체적을 가변시키는 방식이다.
회전식 압축기로는, 전동부의 회전력을 이용하여 냉매를 압축하는 로터리 압축기가 있다.
최근에는 로터리 압축기를 점차 소형화하면서, 그 효율을 높이는 것이 주된 기술 개발의 목표가 되고 있다. 또한, 소형화된 로터리 압축기의 운전속도 가변 범위를 증대시킴으로써 더 큰 냉방 능력(Cooling Capacity)을 얻기 위한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
로터리 압축기는 외관을 형성하는 케이스의 내부에 구동모터 및 압축유닛이 포함하며 흡입된 냉매를 압축한 후 토출하게 된다. 구동모터는 회전축을 중심으로 회전자와 고정자 순으로 이루어지며, 고정자에 전원이 인가되면 회전자는 고정자의 내부에서 회전하면서 회전축을 회전시키게 된다.
압축유닛은 압축실을 형성하는 실린더, 회전축에 결합되는 롤링피스톤(이하, 롤러) 및 압축실을 복수개의 챔버로 구획하는 베인으로 이루어진다.
실린더의 내부에는, 회전축을 중심으로 회전하며 베인과 함께 복수개의 압축 공간을 형성하는 롤러가 설치된다. 롤러는 회전축과 동심 회전운동을 하게 된다.
롤러의 외주면에는 방사상으로 다수의 베인슬롯이 설치되고, 각 베인은 베인슬롯으로부터 슬라이딩되어 돌출된다. 각 베인은, 후단부에 형성되는 오일의 배압력과 롤러의 회전에 의한 원심력에 의해, 베인슬롯으로부터 돌출되어 실린더의 내주면과 밀착됨으로써 실린더의 내부 공간에서 수용된 냉매를 압축할 수 있게 된다.
이때, 베인의 외측 단부와 실린더 내주면의 밀착부에서는 압력이 발생하게 되는데, 밀폐형 압축기의 베인의 내측 단부에서 베인을 밀어주는 배압력이 베인의 외측 단부와 실린더 내주면의 밀착부에서의 압력을 결정짓게 된다.
종래의 로터리 압축기는, 압력이 형성되는 공간의 압력이 중간 압력과 고압으로 일정하게 유지되므로 적절한 수준의 압력 부여가 힘들다. 즉, 토출 압력보다는 낮지만 과도한 압력이 부여되는 구간이 발생한다.
베인의 외측 단부와 실린더 내주면의 밀착부에서 발생하는 압력은 베인 로타리 구조에서 효율과 신뢰성에 영향을 미치는 주요한 인자이므로, 베인의 외측 단부와 실린더 내주면의 밀착부에서 발생하는 압력의 최적화가 요구되는 실정이다.
본 발명의 목적은, 베인의 내측 단부에 적절한 압력을 공급하여 기계손실을 감소하여 장치 구동의 고효율을 이루기 위한 것이다.
본 발명의 목적은, 베인의 내측 단부에 적절한 압력을 공급하여 베인의 외측 단부가 실린더 내벽면에서 이탈되지 않도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은, 로터리 압축기의 구조를 단순화 하여 제작을 용이하게 하면서도 베인의 내측 단부에 적절한 압력을 공급하도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 배압유로 로터리 압축기는, 회전력을 발생시키는 구동모터; 상기 구동모터와 결합되어 회전력을 전달하는 회전축; 상기 회전축이 관통하고, 중심부에 냉매가 수용될 수 있는 냉매 수용공간을 형성하며, 반경 방향으로 흡입포트와 토출포트가 형성되는 실린더; 상기 회전축 방향으로 상기 실린더의 일측면과 타측면에 각각 설치되는 제1 블록과 제2 블록; 일 측이 상기 실린더 내주면의 접점부에 접하도록 상기 실린더의 내부에 위치하고, 상기 회전축과 함께 회전하여 상기 실린더의 내부에 압축실을 형성하는 롤러; 상기 롤러에 형성되고, 내측 단부에 마련된 포켓부 및 상기 포켓부에서 상기 압축실로 연통되는 슬라이드부로 구비된 베인슬롯; 상기 베인슬롯에 삽입 설치되고, 상기 베인슬롯에 인가되는 배압력에 의하여 돌출 형성되어 상기 실린더의 내주면과 접하면서 상기 압축실을 복수개의 챔버로 구획하는 복수개의 베인; 및 상기 롤러의 외주면에 형성되되 상기 롤러의 회전방향에 대하여 상기 베인슬롯 전방에 배치되는 배압유입구 및 상기 포켓부에 형성되는 배압배출구로 구비되어 상기 압축실과 상기 포켓부가 연통되도록 하는 배압유로가 포함된 배압유로 로터리 압축기를 제공한다.
여기서, 상기 포켓부의 폭은 상기 슬라이드부의 폭보다 넓게 형성되는 배압유로 로터리 압축기를 제공한다.
그리고, 상기 배압유로는 상기 롤러의 상측면 또는 하측면 중에서 적어도 어느 한 곳에 형성된 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기를 제공한다.
여기서, 상기 배압유입구에서 상기 배압배출구로 연통되는 상기 배압유로는, 상기 베인슬롯과 이격된 상태로 상기 배압유입구에서 상기 회전축 방향으로 연장되는 배압유입유로; 및 상기 배압유입유로에서 굴절되어 상기 배압배출구로 연장되는 배압배출유로;로 구비되고, 상기 베인슬롯과 상기 배압유입유로의 이격거리는 2mm 이상인 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기를 제공한다.
그리고, 상기 제1 블록의 내측면 또는 상기 제2 블록의 내측면 중에서 적어도 어느 한 곳에는,
상기 접점부에서 상기 회전축에 이르는 일직선 및 상기 포켓부의 회전경로가 교차하는 부분에 상기 포켓부와 연통되는 토출압력홈이 구비된 배압유로 로터리 압축기를 제공한다.
또한, 상기 배압유로의 폭 및 두께는 1mm 이상인 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기를 제공한다.
한편, 본 발명의 배압유로 로터리 압축기는, 회전력을 발생시키는 구동모터; 상기 구동모터와 결합되어 회전력을 전달하는 회전축; 상기 회전축이 관통하고, 중심부에 냉매가 수용될 수 있는 냉매 수용공간을 형성하며, 반경 방향으로 흡입포트와 토출포트가 형성되는 실린더; 상기 회전축 방향으로 상기 실린더의 일측면과 타측면에 각각 설치되는 제1 블록과 제2 블록; 일 측이 상기 실린더의 내주면에 접하도록 상기 실린더의 내부에 위치하고, 상기 회전축과 함께 회전하여 상기 실린더의 내부에 압축실을 형성하는 롤러; 상기 롤러에 형성되고, 내측 단부에 마련된 포켓부 및 상기 포켓부에서 상기 압축실로 연통되는 슬라이드부로 구비된 베인슬롯; 상기 베인슬롯에 삽입 설치되고, 상기 베인슬롯에 인가되는 배압력에 의하여 돌출 형성되어 상기 실린더의 내주면과 접하면서 상기 압축실을 복수개의 챔버로 구획하는 복수개의 베인; 및 상기 롤러의 외주면에 형성되되 상기 롤러의 회전방향에 대하여 상기 베인슬롯 전방에 배치되는 배압유입구 및 상기 슬라이드부에 형성되는 배압배출구로 구비되어 상기 압축실과 상기 슬라이드부가 연통되도록 하는 배압유로가 포함된 배압유로 로터리 압축기를 제공한다.
여기서, 상기 포켓부의 폭은 상기 슬라이드부의 폭보다 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기를 제공한다.
그리고, 상기 배압유로는 상기 롤러의 상측면 또는 하측면 중에서 적어도 어느 한 곳에 형성되는 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기를 제공한다.
여기서, 상기 배압유입구에서 상기 배압배출구로 연통되는 상기 배압유로는, 상기 슬라이드부와 이격된 상태로 상기 배압유입구에서 상기 회전축 방향으로 연장되는 배압유입유로; 및 상기 배압유입유로에서 굴절되어 상기 배압배출구로 연장되는 배압배출유로;로 구비되고, 상기 베인슬롯과 상기 배압유입유로의 이격거리는 2mm 이상인 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기를 제공한다.
그리고, 상기 배압유입유로의 길이는 상기 슬라이드부의 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기를 제공한다.
또한, 상기 배압유로의 폭 및 두께는 1mm 이상인 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기를 제공한다.
본 발명의 배압유로 로터리 압축기에 의하면, 베인의 내측 단부에 적절한 압력이 공급되어 베인의 외측 단부와 실린더 내주면의 밀착부에서는 발생하는 압력에 의한 기계손실이 감소하고 장치 구동의 고효율을 이룰 수 있다.
본 발명의 배압유로 로터리 압축기에 의하면, 베인의 내측 단부에 적절하게 압력을 공급할 수 있어 베인의 외측 단부가 실린더 내벽면에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 배압유로 로터리 압축기에 의하면, 로터리 압축기의 구조를 단순화할 수 있고, 로터리 압축기의 제작을 용이하게 할 수 있다.
도 1은 로터리 압축기의 일반적인 내부 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 로터리 압축기의 내부 모습을 확대한 도면이다.
도 3은 도 1의 로터리 압축기의 압축유닛의 구조를 나타내는 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 배압배출구가 포켓부에 형성된 로터리 압축기의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5은 도 4의 a 부분의 확대도이다.
도 6은 도 4의 b 부분의 확대도이다.
도 7은 도 4의 c 부분의 확대도이다.
도 8은 포켓부에 배압력을 가할 수 있는 토출압력홈이 구비된 제1 블록의 측단면을 나타낸 도면이다.
도 9는 토출압력홈이 구비된 제1 블록의 일측면과 밀착되는 롤러와 실린더 면을 나타낸 도면이다.
도 10은 롤러와 실린더의 일측면과 밀착되는 토출압력홈이 구비된 제1 블록 면을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 배압배출구가 슬라이드부에 형성된 로터리 압축기의 내부 모습을 확대한 도면이다.
도 12는 도 11의 d 부분의 확대도이다.
이하, 본 발명에 관련된 로터리 압축기에 대해, 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 로터리 압축기의 내부의 모습을 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 로터리 압축기의 내부 모습을 확대한 도면이며, 도 3은 압축유닛(130)의 모습을 나타내는 횡단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 로터리 압축기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전축이 상하로 연장되는 종형의 로터리 압축기뿐만 아니라, 회전축이 측방으로 연장되는 횡형의 로터리 압축기 또한 포함될 수 있다.
로터리 압축기는, 케이스(110), 구동모터(120) 및 압축유닛(130)을 포함한다.
케이스(110)는 외관을 형성하는 것으로, 일 방향을 따라 연장되는 원통형의 형상으로 이루어질 수 있으며, 회전축(123)의 연장 방향을 따라 형성될 수 있다.
케이스(110)의 내부에는 흡입된 냉매가 압축된 후 토출되도록, 압축실(170)을 형성하는 실린더(133)가 설치된다.
케이스(110)는 제1 쉘(110a), 제2 쉘(110b) 및 제3 쉘(110c)로 이루어진다. 제2 쉘(110b)의 내측면에는 구동모터(120)와 압축유닛(130)이 고정 설치될 수 있으며, 제2 쉘(110b)의 일측과 타측에는 각각 제1 쉘(110a) 및 제3 쉘(110c)이 위치되어 내부에 위치되는 구성 요소들의 외부 노출을 제한하게 된다.
압축유닛(130)은 냉매를 압축하여 토출시키는 역할을 하는 것으로, 롤러(134), 베인(135), 실린더(133), 제1 블록(131) 및 제2 블록(132)을 포함한다.
구동모터(120)는 압축유닛(130)의 일측에 위치되고, 냉매를 압축하기 위한 동력을 제공 역할을 한다. 구동모터(120)는 고정자(121), 회전자(122) 및 회전축(123)을 포함한다.
고정자(121)는 케이스(110)의 내부에 고정되도록 설치되며, 원통형의 케이스(110)의 내주면에 열박음의 방법으로 장착될 수 있다. 또한, 고정자(121)는 제2 쉘(110b)의 내주면에 고정 설치되도록 위치될 수 있다.
회전자(122)는 고정자(121)와 이격 배치되며, 고정자(121)의 내측에 배치될 수 있다. 고정자(121)에 전원이 인가되면, 고정자(121)와 회전자(122)의 사이에 형성된 자기장에 따라 발생하는 힘에 의해 회전자(122)가 회전되며, 회전자(122)의 중심을 관통하는 회전축(123)에 회전력을 전달하게 된다.
제2 쉘(110b)의 일 측에는 흡입포트(133a)가 설치되고, 제1 쉘(110a)의 일 측에는 토출배관(114)이 설치되어, 케이스(110)의 내부로부터 냉매의 유출이 가능하게 된다.
흡입포트(133a)는 냉동사이클을 형성하는 증발기(미도시)로부터 흡입배관(113)과 케이스(110)를 연통시키고, 토출구(미도시)는 응축기(미도시)로부터 토출배관(114)과 케이스(110)를 연통시키게 된다.
케이스(110)의 내부에 설치되는 압축유닛(130)은, 흡입된 냉매를 압축시킨 후 토출하게 된다. 냉매의 흡입과 토출은 압축실(170)이 형성되는 실린더(133)의 내부에서 이루어지게 된다.
실린더(133)는 회전축(123)이 관통하고, 중심부에 냉매가 수용될 수 있는 냉매 수용공간을 형성하며, 반경 방향으로 흡입포트(133a)와 토출포트(133b)가 형성될 수 있다.
실린더(133)에 형성되는 흡입포트(133a)를 통해 유입되는 냉매가 압축된 후 토출되는 과정에 있어서, 토출포트(133b)의 단부가 확장되는 구조를 가짐으로써, 압축된 냉매가 보다 원활하게 토출될 수 있다.
실린더(133)의 내부에는 회전축(123)을 중심으로 회전하며, 실린더(133)의 내주면과 접하면서 압축실(170)을 형성하는 롤러(134)가 설치된다. 롤러(134)는 회전축(123)에 형성되는 편심부(미도시)에 설치되며, 롤러(134)는 실린더(133)의 내주면에 하나의 접점부(B)를 형성하며 실린더(133) 내부에서 회전하게 된다.
롤러(134)에는 베인(135)이 삽입되어 슬라이드 이동할 수 있는 베인슬롯(140)이 형성될 수 있는데, 베인슬롯(140)은 내측 단부에 마련되는 포켓부(144) 및 포켓부(144)에서 압축실(170)로 연통되는 슬라이드부(142)로 구비될 수 있다.
베인슬롯(140)에는 베인(135)이 삽입 설치될 수 있다. 베인(135)은 베인슬롯(140)에 삽입되어 슬라이드부(142)에서 슬라이딩 이동할 수 있고, 포켓부(144)에서 인가되는 배압력과 회전에 의한 원심력에 의하여 베인(135)의 외측 단부가 압축실(170)로 돌출될 수 있다. 베인(135)의 외측 단부가 압축실(170)로 돌출되며, 실린더(133)의 내주면과 접하면서 실린더(133)와 롤러(134)에 의해 형성되는 압축실(170)을 구획하게 된다.
베인(135)은 적어도 두 개 이상의 복수개로 이루어질 수 있고, 각 베인(135)은 롤러(134)의 내부에 위치되며 서로 대칭되도록 위치될 수 있다. 두 개 이상 복수개로 이루어진 베인(135)에 의해 압축실(170)은 복수개의 챔버로 구획될 수 있다.
회전축(123)이 회전함에 따라, 각 베인(135)은 롤러(134)와 함께 회전하면서 실린더(133)의 내주면에 접하여 이동하고, 실린더(133) 내주면과 롤러(134)의 외주면 사이에는 압축실(170)이 형성되게 된다.
베인(135)의 이동에 의해 흡입포트(133a)로부터 유입되는 냉매는 압축된 후, 토출포트(133b)를 따라 이동하며, 회전축(123) 방향으로 실린더(133)의 일측면과 타측면에 설치되는 제1 블록(131)과 제2 블록(132)에 각각 형성되는 토출홀(133c)을 따라 토출될 수 있다.
다만, 실린더(133)와 롤러(134)간의 접촉점은 실린더(133) 내주면의 동일한 위치로 유지되고, 베인(135)의 외측 단부는 실린더(133)의 내주면을 따라 이동하므로, 압축실(170)에 형성되는 압력은 베인(135)의 이동에 따라 연속된 압축되는 메커니즘을 가지게 된다.
이때, 베인(135)의 외측 단부와 실린더(133) 내주면의 밀착부에서는 압력이 발생하게 되는데, 밀폐형 압축기의 베인(135)의 내측 단부에서 베인(135)을 밀어주는 배압력이 베인(135)의 외측 단부와 실린더 내주면의 밀착부에서의 압력을 결정짓게 된다.
베인(135)의 외측 단부와 실린더(133) 내주면의 밀착부에서 발생하는 압력은 로터리 압축기에서 효율과 신뢰성에 영향을 미치는 주요한 인자이다.
베인(135)의 외측 단부와 실린더(133) 내주면의 밀착부에서 과도한 압력이 발생하게 되는 경우, 베인(135)의 외측 단부와 실린더(133) 내주면 사이의 수직항력이 증가할 수 있다. 따라서, 베인(135)의 외측 단부와 실린더(133) 내주면 사이의 마찰력이 증가하게 되므로, 롤러(134)의 회전을 방해하게 되어 회전효율이 저하될 수 있고, 베인(135)에 전단력이 발생하게 되어 베인(135)이 파손될 수 있다.
또한, 베인(135)의 외측 단부와 실린더(133) 내주면의 밀착부에서 발생하는 압력이 미약할 경우, 베인(135)의 외측 단부가 실린더(133) 내주면에서 이탈되어 챔버간 공기의 유동이 발생되어 압축률이 저하될 수 있다.
베인(135)의 외측 단부와 실린더(133) 내주면의 밀착부에서 발생하는 압력은 로터리 압축기에서 효율과 신뢰성에 영향을 미치는 주요한 인자이므로, 베인(135)의 외측 단부와 실린더(133) 내주면의 밀착부에서 발생하는 압력의 최적화를 이루는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 배압배출구(154)가 포켓부(144)에 형성된 로터리 압축기의 구조를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 a 부분의 확대도이며, 도 6은 도 4의 b 부분의 확대도이고, 도 7은 도 4의 c 부분의 확대도이다.
본 발명의 실시예에 따른 배압유로(150) 로터리 압축기는, 도 4에 도시된 바와 같이, 롤러(134)에 형성된 배압유로(150)가 구비될 수 있다.
압축실(170)은 베인(135)에 의해 복수개의 챔버로 구획되는데, 롤러(134)의 회전방향(R)을 따라 베인(135)의 전방에 배치되는 챔버는 베인(135)의 후방에 배치되는 챔버와 비교하여 회전 각도가 앞서게 된다. 따라서, 흡입에서 토출로 이루어지는 하나의 압축 사이클에서 베인(135)의 전방에 배치되는 챔버 내부의 압력은 베인(135)의 후방에 배치되는 챔버 내부의 압력보다 높게 유지될 수 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 베인(135)을 사이에 두고 베인(135)의 전방에 배치되는 챔버를 고압챔버(H)로 규정하고 베인(135)의 후방에 배치되는 챔버를 저압챔버(L)로 규정한다면, 고압챔버(H)와 저압챔버(L)의 압력이 베인(135)에 동시에 작용하게 된다.
흡입에서 토출로 이루어지는 하나의 압축 사이클에서 롤러(134)가 회전함에 따라 고압챔버(H) 내부의 압력은 점차 증가하게 된다. 고압챔버(H) 내부의 압력이 점차 증가할수록 고압챔버(H)과 저압챔버(L) 내부의 유체가 서로 교환되지 않도록 베인(135)이 실린더(133) 내주면에 더욱 강하게 밀착되는 것이 바람직하다.
이때, 베인(135)의 내측 단부를 고압챔버(H)의 압력으로 가압하게 되면, 베인(135)의 외측 단부가 실린더(133) 내주면에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 배압유로(150)는 롤러(134)의 외주면에 형성되되 롤러(134)의 회전방향(R)에 대하여 베인슬롯(140) 전방에 배치되는 배압유입구(152) 및 포켓부(144)에 형성되는 배압배출구(154)로 구비되어 압축실(170)과 포켓부(144)가 연통되도록 할 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 베인슬롯(140) 전방에 형성되는 배압유입구(152)를 통하여 고압챔버(H) 내부의 유체가 유입되고, 배압유로(150)를 타고 포켓부(144)에 형성되는 배압배출구(154)를 통하여 포켓부(144)로 유입됨으로써 고압챔버(H)의 압력으로 베인(135)의 내측 단부를 가압할 수 있다.
베인(135)의 내측 단부에 일정한 배압력을 가하게 되면, 베인(135)이 회전함에 따라 베인(135)의 외측 단부와 실린더의 내주면 사이에 과도한 압력이 부여되는 구간이 발생하여 압축기의 효율이 저하되고 장치의 파손이 발생할 수 있다.
하지만 배압유로(150)를 통하여 고압챔버(H)의 압력으로 베인(135) 내측 단부를 가압하게 되면, 압축실(170) 내부에서 고압챔버(H)가 형성되는 위치에 따라 베인(135) 외측 단부에 가변적인 압력을 제공할 수 있다.
그러면, 압축실(170) 내부의 미소 체적에 대해 가변적인 압력을 부여되어 베인(135)의 외측 단부가 실린더(133) 내주면에서 이탈되는 것을 막으면서도, 베인(135)의 외측 단부와 실린더(133) 내주면 사이에 과도한 압력이 부가되지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 로터리 압축기는, 베인슬롯(140)의 포켓부(144)의 폭이 슬라이드부(142)의 폭보다 넓게 형성되는 것이 바람직하다.
베인(135)의 내측 단부가 포켓부(144)까지 도달한 상태로 베인(135)이 베인슬롯(140)에 삽입된 상태에서, 배압배출구(154)에서 포켓부(144)로 원활하게 유체를 유입시켜 베인(135)의 내측 단부에 압력을 가할 수 있도록 하기 위함이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 배압유입구(152)에서 배압배출구(154)로 연통되는 배압유로(150)는, 배압유입구(152)와 연통되는 배압유입유로(156) 및 배압배출구(154)와 연통되는 배압배출유로(158)로 구비될 수 있다. 배압유입유로(156)는 배압배출구(154)에서 회전축(123)이 구비된 롤러의 내측 방향으로 연장되고, 배압배출유로(158)는 배압유입유로(156)에서 굴절되어 배압배출구(154) 방향으로 연장 형성될 수 있다.
롤러(134)에 배압유로(150)를 용이하게 형성할 수 있도록, 배압유로(150)는 롤러(134)의 상측면 또는 하측면 중에서 적어도 어느 한 곳에 형성되는 것이 바람직하다. 배압유로(150)는 롤러(134)의 외주면에서 내측 방향으로 형성되므로 롤러(134)의 상측면 또는 하측면에 마련되는 것이 롤러(134)에 배압유로(150)를 가공하는데 있어서 용이하기 때문이다.
롤러(134)의 일측면과 타측면에는 각각 제1 블록(131)과 제2 블록(132)이 구비되고, 롤러(134)는 제1 블록(131)과 제2 블록(132) 사이에서 회전할 수 있다. 배압유로(150)가 롤러(134)의 상측면 또는 하측면 중에서 적어도 어느 한 곳에 마련되면, 롤러(134)와 제1 블록(131) 및 제2 블록(132)이 밀착된 상태로 롤러(134)가 회전할 때 배압유입유로(156)를 유동하는 유체가 배압배출구(154)를 통하여 포켓부(144)로 유입되는 과정에서, 롤러(134)와 제1 블록(131) 및 제2 블록(132)의 밀착면을 따라 베인슬롯(140)으로 누설될 수 있다.
따라서, 배압유로(150)가 롤러(134)의 상측면 또는 하측면 중에서 적어도 어느 한 곳에 형성될 때에는, 배압유입유로(156)는 베인슬롯(140)과 이격된 상태로 배압유입구(152)에서 내측 방향으로 연장 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 배압유입유로(156)에서 베인슬롯(140)으로 유체가 누설되는 것을 방지하기 위하여, 베인슬롯(140)과 배압유입유로(156)의 이격거리는 2mm 이상으로 유지되는 것이 바람직하다.
배압유입유로(156)와 베인슬롯(140)이 2mm 이상으로 이격되어 형성되되, 배압유입유로(156)는 롤러(134)의 회전방향(R)에 대하여 전방에 형성된 베인슬롯(140)과 간섭되지 않아야 함은 물론이다.
그리고, 포켓부(144)에서 회전축(123)이 삽입되는 롤러(134)의 내주면으로 유체가 누설되는 것을 방지하기 위하여, 포켓부(144)와 롤러(134)의 외주면 사이의 이격거리는 2mm 이상으로 유지되는 것이 바람직하다.
또한, 배압배출유로(158)에서 롤러(134)의 외주면으로 유체가 누설되는 것을 방지하기 위하여, 배압배출유로(158)와 롤러(134)의 외주면 사이의 이격거리는 2mm 이상으로 유지되는 것이 바람직하다.
베인슬롯(140)과 배압유입유로(156), 포켓부(144)와 롤러(134)의 외주면, 그리고 배압배출유로(158)와 롤러(134)의 외주면 사이에 이격거리를 형성하면, 정해진 경로를 따라 유동하는 유체의 누설을 방지함으로써 장치의 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 배압유입유로(156) 및 배압배출유로(158)를 포함하는 배압유로(150)의 폭 및 두께는 1mm 이상인 것이 바람직하다(폭은 회전방향(R)에 대한 길이이며, 두께는 회전방향(R)과 교차하는 회전축(123) 방향에 대한 길이로 정의될 수 있다).
롤러(134)는 실린더(133) 내부에서 회전하게 되는데, 롤러(134)의 외주면과 실린더(133) 내주면이 형성하는 압축실(170)로 유체와 분진이 유입될 수 있다. 배압유로(150)의 폭 및 두께의 최소한의 길이를 규정하게 되면 압축실(170)로 유입된 유체와 분진이 배압유로(150)를 따라 유동하면서 배압유로(150)에 적체되는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 포켓부(144)에 배압력을 가할 수 있는 토출압력홈(160)이 구비된 제1 블록(131)의 측단면을 나타낸 도면이고, 도 9는 토출압력홈(160)이 구비된 제1 블록(131)의 일측면과 밀착되는 롤러(134)와 실린더(133) 면을 나타낸 도면이며, 도 10은 롤러(134)와 실린더(133)의 일측면과 밀착되는 토출압력홈(160)이 구비된 제1 블록(131) 면을 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 10에는 제1 블록(131)에 토출압력홈(160)이 구비된 상태가 도시되었지만, 제1 블록(131)의 하측면 또는 제2 블록(132)의 상측면 중에서 적어도 어느 한 곳에 토출압력홈(160)이 구비될 수 있다.
롤러(134)는 실린더(133)의 내주면에서 하나의 접점부(B)를 형성하며 실린더(133) 내부에서 회전하게 되는데, 도 7에 도시된 바와 같이, 배압유로(150)가 접점부(B)를 지날 때 배압유입구(152)가 실린더(133) 내주면에 의해 폐쇄될 수 있다. 배압유입구(152)가 폐쇄된 상태에서는 포켓부(144)에 유체가 유입되거나 유출될 수 없으므로 베인(135)의 내측 후단부가 가압되지 못하여 베인(135)의 외측 단부가 실린더(133) 내주면에 제대로 밀착되지 않을 수 있다.
배압유입구(152)가 실린더(133) 내주면에 의해 폐쇄된 상태에서는 더 이상 고압챔버(H)에서 포켓부(144)로 압력이 가해질 수 없기 때문에, 롤러(134)가 회전하면서 배압유로(150)가 접점부(B)를 지나는 부분에서는 포켓부(144)에 일정한 압력이 가해지도록 하는 것이 바람직하다.
따라서, 토출압력홈(160)이 포켓부(144)의 회전경로와 오버랩되는 위치에 형성되어 포켓부(144)가 회전하면서 토출포트(133b)와 흡입포트(133a) 사이를 통과할 때 포켓부(144)와 토출압력홈(160)이 연통되도록 할 수 있다.
제1 블록(131)의 하측면에 형성된 토출압력홈(160)은 토출압력유로(162)를 통하여 제1 블록(131)의 상측면으로 연통될 수 있고, 제2 블록(132)의 상측면에 형성된 토출압력홈(160)은 토출압력유로(162)를 통하여 제2 블록(132)의 하측면으로 연통될 수 있다.
실린더(133) 외부의 토출압력이 토출압력유로(162)를 따라 토출압력홈(160)으로 전달되고, 포켓부(144)가 토출압력홈(160)을 통과하는 지점에서 포켓부(144)에 토출압력이 가해질 수 있다.
토출압력홈(160)이 형성되는 위치를 자세히 살펴보면, 토출압력홈(160)은 접점부(B)에서 회전축(123)에 이르는 일직선 및 포켓부(144)의 회전경로가 교차하는 부분에 형성되는 것이 바람직하다.
토출압력홈(160)의 크기는 배압유입유로(156)와 슬라이드부(142) 사이의 이격거리나 베인(135)이 롤러(134)에 삽입되는 각도 등에 따라 달라질 수 있다. 이때, 롤러(134)가 회전하면서 실린더(133) 내주면이 배압유입구(152) 실린더(133) 내주면에 의해 폐쇄되는 시점에서 배압유입구(152)가 개방되는 시점까지 토출압력홈(160)이 포켓부(144) 또는 배압배출유로(158)을 통하여 포켓부(144)로 토출압력을 가할 수 있을 정도로 토출압력홈(160)의 크기가 형성되는 것이 바람직하다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 배압배출구(154)가 슬라이드부(142)에 형성된 로터리 압축기의 내부 모습을 확대한 도면이고, 도 12는 도 11의 d부분을 확대한 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 배압유로 로터리 압축기(100)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 배압유로(150)는 롤러의 외주면에 형성되되 롤러(134)의 회전방향(R)에 대하여 베인슬롯(140) 전방에 배치되는 배압유입구(152) 및 슬라이드부(142)에 형성되는 배압배출구(154)로 구비되어 압축실(170)과 슬라이드부(142)가 연통되도록 할 수 있다.
배압유입구(152)에서 회전축(123) 방향으로 연장되는 배압유입유로(156)의 길이는 슬라이드부(142)의 길이보다 짧게 형성되고, 배압배출유로(158)는 배압유입유로(156)에서 굴절되어 슬라이드부(142)에 형성되는 배압배출구(154)로 연장되도록 할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 배압배출구(154)가 슬라이드부(142)에 형성되면, 베인(135)이 베인슬롯(140)에 삽입된 정도에 따라 배압배출구(154)는 베인(135)의 측면에 의해 폐쇄될 수 있다.
즉, 베인(135)이 베인슬롯(140)에 완전히 삽입된 상태에서는 배압배출구(154)가 베인(135)의 측면에 의해 폐쇄되기 때문에 고압챔버(H)의 유체가 베인슬롯(140) 내부로 유입되지 않다가, 베인(135)이 외측으로 슬라이딩하면서 베인(135)의 내측 단부가 배압배출구(154)를 통과할 때부터 고압챔버(H)의 유체가 베인슬롯(140) 내부로 유입될 수 있다.
따라서, 배압배출구(154)가 슬라이드부(142)에 형성되는 경우에는 고압챔버(H)의 압력이 지속적으로 베인(135) 내측 단부에 전해지는 것이 아니라 베인(135)이 외측으로 슬라이딩 하면서 베인(135)의 내측 단부가 배압배출구(154)를 통과하는 순간부터 고압챔버(H)의 압력이 베인(135) 내측 단부에 전해질 수 있다.
반면에, 베인(135)이 내측으로 슬라이딩 하면서 베인(135)의 내측 단부가 배압배출구(154)를 통과하는 순간부터 베인(135)의 내측 단부가 배압배출구(154)를 막게 되고, 고압챔버(H)의 압력이 베인(135) 내측 단부에 전해지지 않게 된다.
베인(135)의 내측 단부가 배압배출구(154)를 통과하는 순간부터는 베인(135)과 베인슬롯(140)이 하나의 폐쇄된 공간을 형성하게 되고, 베인(135)이 내측으로 슬라이딩 이동할수록 베인(135)과 베인슬롯(140)에 의해 형성되는 공간의 부피는 점차 줄어들고 압력은 점차 증가하게 된다.
따라서, 베인(135)과 베인슬롯(140)에 의해 형성되는 공간에서 증가하는 압력에 의해 베인(135)의 내측 단부는 가압될 수 있다.
배압배출구(154)가 슬라이드부(142)에 형성되는 경우에는, 롤러(134)가 회전하면서 배압유입구(152)가 접점부(B)를 지날 때 배압유입구(152)가 실린더(133) 내주면에 의해 폐쇄되더라도 베인(135)과 베인슬롯(140)에 의해 형성되는 공간에 의해 베인(135)의 내측 단부의 가압 상태가 유지될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배압유로 로터리 압축기를 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
100: 로터리 압축기 110: 케이스
120: 구동모터 121: 고정자
122: 회전자 123: 회전축
130: 압축유닛 131: 제1 블록
132: 제2 블록 133: 실린더
133a: 흡입포트 133b: 토출포트
133c: 토출홀 134: 롤러
135: 베인 140: 베인슬롯
142: 슬라이드부 144: 포켓부
150: 배압유로 152: 배압유입구
154: 배압배출구 156: 배압유입유로
158: 배압배출유로 160: 토출압력홈
162: 토출압력유로 170: 압축실
H: 고압챔버 L: 저압챔버
B: 접점부 R: 회전방향

Claims (12)

  1. 회전력을 발생시키는 구동모터;
    상기 구동모터와 결합되어 회전력을 전달하는 회전축;
    상기 회전축이 관통하고, 중심부에 냉매가 수용될 수 있는 냉매 수용공간을 형성하며, 반경 방향으로 흡입포트와 토출포트가 형성되는 실린더;
    상기 회전축이 연장되는 방향으로 상기 실린더의 일측면과 타측면에 각각 설치되는 제1,2 블록;
    일 측이 상기 실린더 내주면의 접점부에 접하도록 상기 실린더의 내부에 위치하고, 상기 회전축과 함께 회전하여 상기 실린더의 내부에 압축실을 형성하는 롤러;
    상기 롤러에 형성되고, 내측 단부에 마련된 포켓부 및 상기 포켓부에서 상기 압축실로 연통되는 슬라이드부로 구비된 베인슬롯;
    상기 베인슬롯에 삽입 설치되고, 상기 베인슬롯에 인가되는 배압력에 의하여 돌출 형성되어 상기 실린더의 내주면과 접하면서 상기 압축실을 복수개의 챔버로 구획하는 복수개의 베인; 및
    상기 롤러의 외주면에 형성되되 상기 롤러의 회전방향에 대하여 상기 베인슬롯 전방에 배치되는 배압유입구 및 상기 포켓부에 형성되는 배압배출구로 구비되어 상기 압축실과 상기 포켓부가 연통되도록 하는 배압유로가 포함된 배압유로 로터리 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포켓부의 폭은 상기 슬라이드부의 폭보다 넓게 형성되는 배압유로 로터리 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배압유로는 상기 롤러의 상측면 또는 하측면 중에서 적어도 어느 한 곳에 형성된 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 배압유입구에서 상기 배압배출구로 연통되는 상기 배압유로는,
    상기 베인슬롯과 이격된 상태로 상기 배압유입구에서 상기 회전축 방향으로 연장되는 배압유입유로; 및
    상기 배압유입유로에서 굴절되어 상기 배압배출구로 연장되는 배압배출유로;로 구비되고,
    상기 베인슬롯과 상기 배압유입유로의 이격거리는 2mm 이상인 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 블록의 내측면 또는 상기 제2 블록의 내측면 중에서 적어도 어느 한 곳에는,
    상기 접점부에서 상기 회전축에 이르는 일직선 및 상기 포켓부의 회전경로가 교차하는 부분에 상기 포켓부와 연통되는 토출압력홈이 구비된 배압유로 로터리 압축기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 배압유로의 폭 및 두께는 1mm 이상인 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기.
  7. 회전력을 발생시키는 구동모터;
    상기 구동모터와 결합되어 회전력을 전달하는 회전축;
    상기 회전축이 관통하고, 중심부에 냉매가 수용될 수 있는 냉매 수용공간을 형성하며, 반경 방향으로 흡입포트와 토출포트가 형성되는 실린더;
    상기 회전축이 연장되는 방향으로 상기 실린더의 일측면과 타측면에 각각 설치되는 제1 블록과 제2 블록;
    일 측이 상기 실린더의 내주면에 접하도록 상기 실린더의 내부에 위치하고, 상기 회전축과 함께 회전하여 상기 실린더의 내부에 압축실을 형성하는 롤러;
    상기 롤러에 형성되고, 내측 단부에 마련된 포켓부 및 상기 포켓부에서 상기 압축실로 연통되는 슬라이드부로 구비된 베인슬롯;
    상기 베인슬롯에 삽입 설치되고, 상기 베인슬롯에 인가되는 배압력에 의하여 돌출 형성되어 상기 실린더의 내주면과 접하면서 상기 압축실을 복수개의 챔버로 구획하는 복수개의 베인; 및
    상기 롤러의 외주면에 형성되되 상기 롤러의 회전방향에 대하여 상기 베인슬롯 전방에 배치되는 배압유입구 및 상기 슬라이드부에 형성되는 배압배출구로 구비되어 상기 압축실과 상기 슬라이드부가 연통되도록 하는 배압유로가 포함된 배압유로 로터리 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 포켓부의 폭은 상기 슬라이드부의 폭보다 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 배압유로는 상기 롤러의 상측면 또는 하측면 중에서 적어도 어느 한 곳에 형성되는 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 배압유입구에서 상기 배압배출구로 연통되는 상기 배압유로는,
    상기 슬라이드부와 이격된 상태로 상기 배압유입구에서 상기 회전축 방향으로 연장되는 배압유입유로; 및
    상기 배압유입유로에서 굴절되어 상기 배압배출구로 연장되는 배압배출유로;로 구비되고,
    상기 베인슬롯과 상기 배압유입유로의 이격거리는 2mm 이상인 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 배압유입유로의 길이는 상기 슬라이드부의 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 배압유로의 폭 및 두께는 1mm 이상인 것을 특징으로 하는 배압유로 로터리 압축기.
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